本文關(guān)鍵詞：龍門式真空吸附機(jī)械手的設(shè)計(jì)與主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：龍門式真空吸附機(jī)械手的設(shè)計(jì)大多采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì),這將導(dǎo)致生產(chǎn)出來的整機(jī)安全系數(shù)太大,最終浪費(fèi)了大量材料,以及提高了制造成本。因此,如何在確保安全性能的前提下,設(shè)計(jì)出綜合性能較高的機(jī)械手,是一個(gè)值得深入研究的重要課題。本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容如下:(1)從成本,工作速度,精度,穩(wěn)定性,安裝及維護(hù),設(shè)計(jì)靈活性比較直線單元方案,最后選出了較合適的設(shè)計(jì)方案;對(duì)真空吸盤直徑、真空發(fā)生器最大吸入量和直線導(dǎo)軌基本額定動(dòng)載荷都進(jìn)行計(jì)算,并運(yùn)用材料力學(xué)對(duì)真空吸盤進(jìn)行布局計(jì)算,最后對(duì)各模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)一、根據(jù)龍門式真空吸附機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程,找出主梁的6種典型工況,對(duì)這6種典型的工況進(jìn)行靜態(tài)分析,通過對(duì)比得到的靜態(tài)參數(shù),發(fā)現(xiàn)主梁材料性能余量較多,可進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,并找出了理論上最不穩(wěn)定的工況。二、參考拓?fù)鋬?yōu)化的概念云圖,再次對(duì)主梁進(jìn)行建模和靜態(tài)分析,通過對(duì)比優(yōu)化前后的靜態(tài)參數(shù),發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后提高了結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度,但靜剛度幾乎保持不變。三、通過對(duì)齒輪齒條之間的接觸分析,得到接觸應(yīng)力值和變形值,符合所用材料的要求。通過齒輪的疲勞分析分別得出了壽命、損傷、安全系數(shù)、雙軸指示、疲勞敏感曲線,發(fā)現(xiàn)其最小壽命為232260循環(huán)次數(shù);齒輪的最小安全系數(shù)為1.0474,滿足齒輪的設(shè)計(jì)要求。通過對(duì)龍門式機(jī)械手主梁的模態(tài)分析,得到了前6階模態(tài)參數(shù),分析了各振型產(chǎn)生的主要原因。結(jié)合諧響應(yīng)分析確定了第4階固有頻率對(duì)機(jī)械手主梁動(dòng)剛度影響最大。工件在最不穩(wěn)定工況下離地起升時(shí),沖擊載荷將對(duì)主梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響,因此,對(duì)其做進(jìn)一步的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,得到了主梁跨中節(jié)點(diǎn)的動(dòng)位移響應(yīng)。(3)選取合適的設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù),對(duì)選取的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行靈敏度分析,篩選出靈敏度絕對(duì)值較大的設(shè)計(jì)變量來進(jìn)行尺寸優(yōu)化。優(yōu)化后重新對(duì)主梁進(jìn)行有限元建模并進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,對(duì)比優(yōu)化前后的具體參數(shù),得出了機(jī)械手在優(yōu)化后性能有了一定的提升。(4)運(yùn)用多點(diǎn)激勵(lì)法采集信號(hào)數(shù)據(jù),并利用STAR6.0模態(tài)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理,得到了機(jī)械手的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù),并與ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：龍門式真空吸附機(jī)械手 靜態(tài)分析 拓?fù)鋬?yōu)化 動(dòng)態(tài)分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 龍門式機(jī)械手的研究背景12-13
• 1.2 龍門式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)13
• 1.3 龍門式機(jī)械手的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)和ANSYS軟件介紹14-15
• 1.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)14-15
• 1.4.2 有限元分析軟件ANSYS Workbench簡(jiǎn)介15
• 1.5 論文研究目的和意義15-16
• 1.6 論文的研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.7 本章小結(jié)17-18
• 第二章 龍門式真空吸附機(jī)械手設(shè)計(jì)18-42
• 2.1 龍門式真空吸附機(jī)械手的實(shí)現(xiàn)方案選擇18-22
• 2.1.1 龍門式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)18
• 2.1.2 直線運(yùn)動(dòng)單元概述及選取18-20
• 2.1.3 龍門式機(jī)械手的總體動(dòng)作流程20
• 2.1.4 龍門式機(jī)械手總體布置方案、比較及選取20-22
• 2.2 龍門式機(jī)械手真空吸盤吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-33
• 2.2.1 真空吸附系統(tǒng)重要參數(shù)計(jì)算22-28
• 2.2.2 真空吸盤矩陣布局設(shè)計(jì)28-33
• 2.3 龍門式機(jī)械手線性滑軌基本額定動(dòng)載荷計(jì)算33-36
• 2.4 龍門式真空吸附機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)36-37
• 2.5 龍門式真空吸附機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-40
• 2.5.1 龍門架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37
• 2.5.2 Y軸水平傳送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 2.5.3 Z軸垂直升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-39
• 2.5.4 真空吸盤吸取機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-40
• 2.5.5 龍門式機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)40
• 2.6 本章小結(jié)40-42
• 第三章 龍門式真空吸附機(jī)械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化與靜態(tài)性能分析42-62
• 3.1 龍門式機(jī)械手主梁的有限元模型的建立42-46
• 3.1.1 模型的簡(jiǎn)化42-43
• 3.1.2 幾何模型的建立43
• 3.1.3 設(shè)置材料特性43-44
• 3.1.4 定義組件接觸區(qū)域44
• 3.1.5 網(wǎng)格劃分44-45
• 3.1.6 龍門式機(jī)械手主梁的有限元模型45-46
• 3.2 龍門式機(jī)械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化和靜態(tài)性能分析46-51
• 3.2.1 靜態(tài)分析與拓?fù)鋬?yōu)化的理論46-47
• 3.2.2 龍門式機(jī)械手主梁在典型工況下的靜態(tài)計(jì)算結(jié)果與分析47-49
• 3.2.3 龍門式機(jī)械手主梁在最不穩(wěn)定工況下的拓?fù)鋬?yōu)化49
• 3.2.4 龍門式機(jī)械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果分析與二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 3.2.5 龍門式機(jī)械手主梁拓?fù)鋬?yōu)化前后的靜態(tài)分析結(jié)果對(duì)比50-51
• 3.3 龍門式機(jī)械手齒輪齒條接觸分析51-55
• 3.3.1 接觸問題的基本理論51-52
• 3.3.2 接觸迭代法52-53
• 3.3.3 接觸單元53
• 3.3.4 接觸面與目標(biāo)面的確定53
• 3.3.5 齒輪齒條副的接觸結(jié)果分析53-55
• 3.4 龍門式機(jī)械手齒輪疲勞壽命分析55-60
• 3.4.1 疲勞分析理論56-59
• 3.4.2 齒輪疲勞壽命結(jié)果分析59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第四章 龍門式真空吸附機(jī)械手主梁的動(dòng)態(tài)分析62-78
• 4.1 龍門式機(jī)械手主梁的模態(tài)分析62-66
• 4.1.1 模態(tài)分析理論62-64
• 4.1.2 龍門式機(jī)械手主梁的模態(tài)分析64-65
• 4.1.3 龍門式機(jī)械手主梁的模態(tài)結(jié)果分析65-66
• 4.2 龍門式機(jī)械手主梁的諧響應(yīng)分析66-69
• 4.2.1 諧響應(yīng)分析理論66-68
• 4.2.2 龍門式機(jī)械手主梁的諧響應(yīng)分析68
• 4.2.3 龍門式機(jī)械手主梁的諧響應(yīng)結(jié)果分析68-69
• 4.3 龍門式機(jī)械手主梁的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析69-75
• 4.3.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析理論69-71
• 4.3.2 載荷力的添加71
• 4.3.3 阻尼的選取71-74
• 4.3.4 龍門式機(jī)械手主梁的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)結(jié)果分析74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-78
• 第五章 龍門式真空吸附機(jī)械手主梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)78-94
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)78-81
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型78
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容78-79
• 5.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型79-80
• 5.1.4 ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)80-81
• 5.2 靈敏度分析81-83
• 5.2.1 靈敏度分析的概述81-82
• 5.2.2 靈敏度計(jì)算的數(shù)學(xué)意義82-83
• 5.3 龍門式機(jī)械手主梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量選取83-86
• 5.3.1 尺寸優(yōu)化的一般流程83-84
• 5.3.2 優(yōu)化變量的選取84-86
• 5.4 龍門式機(jī)械手中主梁的尺寸靈敏度計(jì)算86-88
• 5.5 龍門式機(jī)械手主梁的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果分析88-92
• 5.6 本章小結(jié)92-94
• 第六章 龍門式真空吸附機(jī)械手主梁的模態(tài)試驗(yàn)94-102
• 6.1 龍門式機(jī)械手主梁模態(tài)實(shí)驗(yàn)94-96
• 6.2 龍門式機(jī)械手主梁模態(tài)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)96-98
• 6.3 龍門式機(jī)械手主梁模態(tài)試驗(yàn)的測(cè)試過程98-99
• 6.4 模態(tài)參數(shù)識(shí)別99-100
• 6.5 模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果分析100-101
• 6.6 本章小結(jié)101-102
• 第七章 結(jié)論與展望102-104
• 7.1 結(jié)論102-103
• 7.2 展望103-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 致謝108

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王淼;李娟;;輪邊減速機(jī)駐車制動(dòng)器初始?jí)毫?chǎng)的研究[J];裝備制造技術(shù);2015年09期

2 蔡履忠;趙p，

本文編號(hào)：1064747